Отличительные особенности строения растительной клетки
Важнейшие положения клеточной теории
1. Клетка—элементарная единица живого. Клетка—это элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию, основа строения и жизнедеятельности всех живых организмов.
2. При всем разнообразии клетки обладают гомологичностью, им свойственно общее происхождение, сходство химического состава, единый генетический код.
3. Клетка от клетки. Клетки образуются в процессе деления материнских клеток.
4. Интеграция клеток в многоклеточном организме. В процессе индивидуального (онтогенез) и исторического развития (филогенез) многоклеточных организмов происходит образование комплексов клеток, в пределах которых клетки специализируются на выполнение определенных функций, приобретая при этом новые эмерджентные свойства.
3. Сходство и разнообразие клеток
Сходство клеток заключается в том, что в общих чертах каждая живая клетка состоит из одних и тех же компонентов:
· От внешней среды клетка отграничена плазматической мембраной (плазмалеммой), которую обычно называют клеточной мембраной, а внутреннее пространство клетки заполнено протопластом, состоящим из ряда органоидов, помещенных в более или менее однородное по составу и консистенции вещество.
· Каждая живая клетка содержит ДНК, в которой закодирована генетическая информация, чем обеспечивается одно из важнейших свойств живого- способность к размножению и воспроизведению себе подобных.
· Поразительно, что генетический код универсален для всех организмов.
В то же время, в мире живых организмов известно множество различных типов клеток, отличающихся деталями строения и выполняемыми функциями. Сохраняя единый план строения, разные группы организмов отличаются специфическими особенностями строения своих клеток. Примеры строения клеток животных, растений, бактерий и грибов с кратким обозначением специфических особенностей .
Общий план строения растительной клетки (схема)
· Наличие более или менее жесткой клеточной оболочки, которая вырабатывается протопластом в процессе жизнедеятельности клетки, откладывается на поверхности клеточной мембраны, отличается различной толщиной и деталями строения у различных типов клеток. Основным веществом клеточной оболочки является клетчатка (целлюлоза). Придает растительной клетке определенную форму и упругость, участвует в процессах поглощения и передвижения воды.
· Наличие вакуолей — пузырьков, заполненных водным раствором солей, сахаров и других растворимых в воде веществ. Вакуоль отграничена от цитоплазмы специальной вакуолярной мембраной, называемой тонопласт.
· Наличие пластид, органоидов, связанных с процессом фотосинтеза. Они свойственны только клеткам растений.
Клеточная оболочка
состоит из целлюлозы, которая определяет ее архитектуру, составляя каркас клеточной оболочки. Тонкие и длинные молекулы целлюлозы образуют волоконца – микрофибриллы, которые в свою очередь свиваются в более толстые канатики – макрофибриллы, прочность которых приравнивается к прочности стальной проволоки такой же толщины (d=0,5 мкм). Между волоконцами целлюлозного каркаса располагается матрикс оболочки, состоящий из пектиновых веществ, гемицеллюлозы и гликопротеинов. На поверхности клеточной мембраны оболочка не откладывается сплошным слоем, в ней имеются участки, состоящие только из мембраны, эти углубления в оболочке называются порами. Подобное строение имеет первичная оболочка, она присуща эмбриональным клеткам, а также живым специализированным клеткам, обладающим метаболической активностью. У клеток, специализирующихся к выполнению опорных, защитных, водопроводящих функций, внутрь клетки откладывается вторичная оболочка с преобладанием в ее составе целлюлозы и других веществ, придающих оболочке прочность. Вторичная оболочка не откладывается на месте пор, что приводит к образованию более или менее глубокого в зависимости от толщины стенки порового канала (показать на примере волокон). Содержимое клеток, имеющих толстые, одревесневшие вторичные оболочки постепенно отмирает, но мертвые клетки остаются в теле растения и выполняют целый ряд важнейших функций.
Вакуоль
Вакуоль – 1-мембранный клеточный органоид. Мембрана ограничивающая вакуоль от цитоплазмы называется ТОНОПЛАСТ, он имеет строение аналогичное строению цитоплазматической мембраны. Вакуоли имеются в животных и растительных клетках, но у животных вакуоли мелкие и содержат обычно запасные питательные вещества (белки, жиры) или ненужные в цитоплазме продукты метаболизма. В специализированных (дифференцированных) живых растительных клетках вакуоль (вакуоли) обычно занимают большую часть объема клетки. Заполнены такие Вакуоли клеточным соком – водным раствором минеральных и органических солей кислот и др. Иногда в вакуолях в содержатся кристаллы разных солей (наиболее часто кристаллы Оксалата кальция = кальциевая соль щавелевой кислоты). Клеточный сок в вакуолях многих клеток, особенно в плодах содержит моносахариды. Помимо запасающей функции вакуоль выполняет еще одну: благодаря тому что
1. концентрация растворимых веществ в вакуоли обычно больше чем во внешней среде
2. Тонопласт и цитоплазматическая мембрана обладают свойством полупроницаемости – через них свободно проходят недиссоциированные молекулы воды, но не проходят Ионы (ОСМОС)
В вакуоли создается осмотическое давление, благодаря которому создается напряжение клеточной стенки, позволяющее живым частям растения сохранять определенную форму.
Пластиды.
Пластиды – 2-мембранные органоиды, присутствующие только в растительных клетках.
Делятся на:
Лейкопласты – бесцветные
Хлоропласты – зеленые благодаря пигменту Хлорофиллу
Хромопласты – красные, оранжевые, желтые – благодаря пигментам каротиноидам. (Морковка)
В упрощенном виде можно считать что лейкопласты превращаются в хлоропласты, а хлоропласты могут превращаться в хромопласты в конце своей жизни.
Пластиды размножаются простым делением (как бактерии), имеют свою собственную ДНК. При делении клеток растений пластиды примерно поровну расходятся в каждую из дочерних клеток.
Функции пластид:
Лейкопласты – являются предшественниками хлоропластов, часто в них запасаются питательные вещества (обычно крахмал)
Хлоропласты – осуществляют фотосинтез, участвуют в химической регуляции жизнедеятельности клетки.
Хромопласты – образуются в основном в плодах и в листьях во время листопада, т.е. в тех частях растения, которые будут потеряны им. Возможно что каротиноиды и другие вещества хромопластов являются нежелательными продуктами метаболизма, от которых растения избавляются. Кроме того ярка окраска плодов способствует распространению семя животными.